20«Инновационные аспекты развития науки и техники» УДК 691.175
Пецух Георгий Русланович Petsukh Georgii Ruslanovich
Магистр Master student
Национальный исследовательский университет ИТМО, г. Санкт-Петербург
ITMO University, Saint-Petersburg
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПЕНОПОЛИИМИДОВ
TECHNOLOGY FOR PRODUCING CONSTRUCTION POLYI-
MIDE FOAMS
Аннотация. На сегодняшний день полиимидные пеноматериалы находят широкое применение в аэрокосмической, судостроительной и других передовых областях науки и техники. Отличительные свойства, относящиеся к пенополиимид-ным конструкционным материалам, обусловлены устойчивой структурой, что позволяет им сопротивляться длительным напряжениям. Однако современные технологии получения данных полимерных пенопластов обладают рядом недостатков, в частности, многостадийность и дороговизна производства. Именно поэтому разработка новых методов синтеза пенополиимидов является актуальной проблемой. В настоящей работе разработана новая технология получения пенополиакрилимид-ных конструкционных материалов, отличающаяся дешевизной и упрощением технологического исполнения, на основе полиакриламидной матрицы с различными добавками.
Abstract: Today, polyimide foams are widely used in aerospace, shipbuilding and other advanced fields of science and technology. The distinctive properties associated with polyimide structural materials are due to their stable structure, which allows them to resist prolonged stresses. However, modern technologies for obtaining these polymeric foams have a few disadvantages, in particular, the multistage and high cost of production. That is why the development of new methods for the synthesis of polyimide foams is an urgent problem. In this work, a new technology for producing polyacrylamide foam construction materials has been developed, which is characterized by low cost and simplified technological execution, based on a polyacrylamide matrix with various additives.
XVМеждународная научно-практическая конференция
Ключевые слова. Пенополиимиды, полиакриламид, конструкционные пено-материалы.
Key words: Polyimide foams, polyacrylamide, construction foams.
Полиимиды - это класс полимеров, содержащих в структуре основной цепи имидные связи, как правило, конденсированные с ароматическими или иными группами. В зависимости от химической природы примыкающих радикалов полиимиды могут быть алифатическими, алициклическими и ароматическими, а по структуре - линейными или трёхмерными [1].
Пенополиимиды отличаются от других вспененных материалов высокими значениями термо- и огнестойкости, что вызывает к ним повышенный интерес в аэрокосмической, кораблестроительной и других областях. Изначально полиимидные пеноматериалы получали поликонденсацией из растворов полиамидокислот, однако данный способ получения сопряжен со значительными трудностями из-за низкой стабильности кислот [2, 3].
На основании литературных данных [4] и многочисленных экспериментов был разработан способ получения пенополиимидов на основе полиакриламида (ПАА). Пеноматериалы были получены благодаря термической обработке порошкообразных композиций, полученных при смешении ПАА серии АК-642 марки АП 9405, «Акрипол», щавелевой кислоты, выступившей в роли газообразователя, а также различных модификаторов.
Полученные пеноматериалы обладают структурой трёхмерно сшитого полимера. Согласно работе [5], под воздействием высоких температур на полиакриламид происходит разрыв связей C-N и N-H, что является причиной реакции имидизации, изображённой на рисунке 1.
«Инновационные аспекты развития науки и техники»
Рис. 1 - Реакция имидизации
Чтобы удостовериться в осуществлении внутримолекулярной сшивки, были проанализированы данные с ИК-Фурье спектрометра, что отображено рисунком 2.
1, 2, 3, 4 - номера образцов. Рис. 2 - ИК-спектры пенополиимидов
По полученным данным можно судить о том, что аминогруппа (МН2, 1602 см-1), присущая полиакриламиду, в материале отсутствует. При этом, на спектре пеноматериалов имеется ярко выраженный пик,
XVМеждународная научно-практическая конференция соответствующий имидной связи (-C-N-C-, 1197 см-1), из чего можно сделать вывод о протекании реакции имидизации и, следовательно, об образовании полиимида [6].
Библиографический список:
1. Коршак, В. В. Термостойкие полимеры / В.В. Коршак - Москва : Наука, 1969. - 411 с.
2. Электронный научный журнал "Труды ВИАМ" : официальный сайт. - Москва, 2011 - . - URL: http://viam-works.ru/ ru/articles?art_id=804 (дата обращения: 23.10.2021). - Текст: электронный.
3. Патент №US 0218265 США, МПК С 08J9/142 Polyimide foam and method for producing same : №2 US0218265 : заявл. 03.08.2011 : опубл. 15.08.2013 / Kaneko Y., Yamaguchi H., Hiroaki K., Massafumi B. - 10 с.
4. Литосов, Г.Э. Модификация полиакриламида гидроксил- и кар-боксилсодержащими соединениями / Г.Э. Литосов, И.М. Дворко, Н.А. Лавров, H.A. Чистяков, А.А. Муравский // Пластические массы. — 2020. — № 5-6 . - С. 25-28.
5. Жорин, В.А. Влияние пластического деформирования под высоким давлением на тепловые эффекты в полиакриламиде / В. А. Жорин, И. В. Киселев, В.И. Ролдугин // Пластические массы. - 2015. -№10. - С.14-18.
6. Тарасевич, Б.Н. ИК - спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы / Б.Н. Тарасевич. - Москва, 2012 -55 с.
